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核电站在役检查技术验证现状分析
摘 要 核电站在役检查技术的可靠性和有效性直接影响到核设备的安全可靠运行。目前国际上许多核发达国家，为了验证在役检查技术的可靠性和有效性，制定了在役检查技术验证要求，如ENIQ、IAEA、RSEM和ASME等均有明确的规定。本文分析了几种验证方法的基本特点。
关键词 核电站，在役检查，验证

1. 前言
在役检查技术验证(Qualification of In-service Inspection)就是由独立的验证机构对在役检查所使用的无损检测设备、检验程序和操作人员进行综合能力验证，判定在役检查技术是否能对缺陷进行有效地检测和定量。
核电站在役检查是核电站运行期间按照相应的检查法规和规范/标准，对其设备和部件进行无损检测，从而找出设备和部件存在的缺陷，根据验收标准进行判定和对缺陷进行分析评定，确定是否对其设备和部件进行更换和修理，从而保证核电站的安全运行。
在过去，在役检查通常是根据在役检查法规和规范/标准要求的方法和技术进行的，如国际上比较通用的ASME (V、XI)标准。在上世纪八十年代，由欧盟和OECD主办开展了针对在役检查技术的超声波检测技术的“PISC”测试计划，国际上多家知名检测公司参加了此计划。最后的结果表明，在役检查技术即使完全符合规范/标准的要求，也不能完全保证检测结果的有效性，由此引出了在役检查的无损检测技术验证的概念，这就要求某些检测技术需要通过一种有效的评估手段进行验证从而保证检测结果的有效性。
在过去的二十年，世界上不同国家采用了不同的检测技术验证方法。1989年版美国ASME （XI） 附录VIII，1997年欧洲ENIQ（European Network for Inspection Qualification）和1997年版法国RSEM规范中均提出了在役检查技术验证的具体要求。美国、法国和英国等国家分别在本世纪初把核电站在役检查技术验证作为强制要求，已陆续进行了在役检查技术验证。
美国ASME规范的在役检查技术验证方法是基于ASME (XI)规范附录VII和VIII的要求，主要是针对管道和反应堆压力容器焊缝等超声检测技术的能力验证要求，重点在于在有代表性测试试件上进行盲测（即检测人员在不知道试件中缺陷的情况下进行检测），对检验技术、检验程序和检测操作人员进行评定。ASME (XI) 附录VIII的要求主要针对PWR和BWR反应堆核电站的超声在役检查技术的验证要求。
法国1997年版的RSEM规范提出了在役检查技术验证的具体要求。对核电站在役检查所有检测项目进行分类，分别按不同要求进行验证。通常分为：不需要验证的项目、专家干预项目、通用验证项目、常规验证项目和特殊验证项目等类型。对常规和特殊验证项目进行验证时，通常分为技术评价和现场测试两个阶段。
ENIQ验证方法是一种适应性较强的方法，可以满足不同国家法规和技术要求等，现在欧洲多个国家和南非等采用了这种方法。ENIQ验证方法由原则和详细导则组成，它不是一个标准或法规。具体方法主要包括以下几个方面内容：提出在役检查的检查技术规格书或要求，描述检查预期要达到的指标等；独立的验证机构对检查技术能力进行综合验证，判定使用的技术、装备和人员是否满足所提出的技术规格书的要求；验证通常包括技术验证和实践测试两个阶段。

2. IAEA/ENIQ方法
ENIQ方法是一种适应性较强的能力验证方法，可以适应于不同国家法规和技术要求，目前在一些欧洲国家和南非等得到应用。
它不同于其他方法，不是一个法规或标准。此方法的关键要素包括：
1） 需要电站业主提供有关检测项目的技术规格书和技术要求；
2） 由独立的验证机构对检测技术进行验证和评价，判定其是否符合检测技术规格书的要求。

验证机构进行的验证活动，首先要制定验证程序，并经过其它参与方的同意。包括技术评价和实际测试。IAEA方法和ENIQ方法类似。

2.1 ENIQ方法的总原则
在役检查技术验证要求对在役检查用的检验程序、设备和人员进行综合评价。验证或评价主要包括以下两个方面。
1）实际测试评价（盲测或非盲测），在具有代表性的测试试块上进行实际检测，测试试块必须能够代表相应的所有被检部件的特点。
2）技术评价，包括检测技术的应用经验、实验室研究成果以及计算机数学模型分析结果等多方面因素。对不同的情况，应综合考虑以上各方面因素。从而对一种检测技术给出正确的评价。

2.2验证的具体组成
1) 实际测试评价
用于实际测试用的测试试块能代表被检部件的尺寸和几何形状，模拟缺陷类型也能代表实际情况。可以采用简化的测试试块来进行验证，即从相似类型的被检部件中找出具有代表性的，来制作测试试块，但必须结合数学模型处理软件和被检部件的特性来进行综合分析，从而判断用于这类被检部件的检测技术的可靠性。
实际测试评价，可以采用盲测或非盲测。用相应的程序/设备对测试试块进行非盲测后的测试结果，必须全面详细地向验证机构进行解释。盲测的测试结果，可以比较全面的反映整个在役检查技术的可靠性和真实性。一般情况，在程序/设备验证合格后，再用合格的程序和设备，对操作人员进行盲测测试。
假如，测试结果需要进行客观地评价，还得对测试试块中的模拟缺陷进行解剖。

2) 技术评价
由于验证用的测试试块数量的局限性，因此还需增加对检测技术的技术评价。技术评价的目的有以下几个方面：
1）技术评价可以克服验证时提供的信息的局限性。可以详细阐明检测技术的可靠性。
2）技术评价可以全面的归纳和汇总实际测试结果。
3）技术评价可以为测试试块的设计提供声学理论基础。
4）技术评价可以为检测技术的参数选择提供技术支持。

技术评价需包括一个对验证的综合评价汇总，内容涉及测试结果和理论评价。
技术评价包括：
l 实际测试结果的评价；
l 物理原理分析；
l 实际经验反馈；
l 以前的验证结果；
l 其它类似的验证活动；
l 可行性研究和应用；
l 计算机数学模型分析；
l 实验室研究；
l 技术规格书；
l 技术研发结果。
技术评价需要相关的实践经验反馈。理论上的技术评价可以提供独立的有效的依据。技术评价还包括审查检测程序，判断是否满足检测的要求。
技术评价中比较有效的方法是计算机数学模型处理软件的分析。可以根据在简单试块上的测试结果，外推延伸此检测技术的应用范围，并且可进一步延伸到对实际被检部件的检测。

2.3 验证方法

1) 验证的基本要求
验证方法有许多种，根据严格程度不同，已知条件的不同可以有不同的验证方法。在验证之前还要考虑所有的输入信息。其中被检部件的安全性和缺陷的信息是决定验证级别的重要因素。验证的基本要求最终应由参与验证的各方一起讨论确定。
在验证中，针对不同的事件，技术评价和实际测试评价的结合方式和各自所占的比重取决于验证的基本要求以及各方面证据的可靠性。为了满足特定检测技术要求以及国家的法令和法规要求，验证的基本要求可根据实际情况在一定范围内进行选择。例如：有确切证据时，可以减少实际测试评价或不用实际测试评价，而主要采用技术评价；如果技术评价得不到可靠地、有效地实施，则验证将完全依靠实践测试评价。
根据参与验证各方达成一致的验证的基本要求，验证机构将编写详细描述验证实施的验证程序。

2) 验证的范围和内容
对一种检测技术的验证往往可以采用多种不同的验证范围、内容和要求，对于某一次具体的验证，需通过参与各方共同讨论，确定验证的范围、内容和要求。

3) 检测设备和检测程序的验证
检测设备和检测程序的验证，可以通过技术评价或非盲测，或两者均采用。

a） 对检测设备的验证，应该采用非盲测方式进行，主要测试设备的主要参数，确定是否符合相关标准的要求。
b） 对检验程序的技术评价主要包括：
· 检验程序的适应性评价；
· 检验程序中涉及的主要参数分析；
· 审查检验程序中涉及的主要参数的允许范围，如有必要可进行实际测试验证；
· 审查检验程序的编写是否系统和明确，程序操作性是否强；

c）当通过技术评价后，认为没有足够的证据证明检验程序的可靠性，就需要考虑用此检验程序在测试试块上进行非盲测测试。

4) 人员资格验证
对于从事在役检查的人员应通过下列附加资格认证的部分或全部内容：
l 审查相当机构颁发的资格证书；
l 理论考试；
l 盲测测试。

2.4 验证相关文件内容
验证文件由验证机构进行汇总，包括所有与验证活动相关的信息，主要必须包括下列几个部分：
1）验证开始前的输入信息（技术要求）：
l 被检部件的详细资料；
l 需检测的缺陷类型和尺寸等；
l 无损检测系统的详细描述（包括检验程序、设备和人员）。
2）技术评价
3）验证程序
l 验证的目的
l 验证内容
l 技术评价的方式
l 如何进行实际测试（盲测和非盲测）
l 测试试块的描述（如果是盲测，部分内容是保密的）
l 验证的结果
4）验证的结论
l 技术评价和测试结果，包括主要参数的适应范围
5）如有必要，可根据现场经验进行修改更新

2.5 验证的主要步骤
1）验证开始前
l 收集或编写被检部件、缺陷、检验和验证目的
l 根据典型的参考或培训试块，优化检验程序

2）验证期间
l 准备检验程序
l 评价提交的检验程序
l 编写验证程序，包括盲测和非盲测的实际测试要求
l 验证程序的审查
l 通过非盲测，对检验程序和设备进行验证
l 颁发检验程序和设备的验证合格证书
l 用通过验证的设备和程序，对人员进行附加资格验证，一般进行盲测
l 颁发人员的合格证书
l 汇总验证所有文件

3. ASME规范在役检查技术验证方法
ASME （XI）附录VIII 规定了进行缺陷检测和定量的超声检验规程、设备及人员方面的性能验证要求。
ASME的在役检查技术验证方法起源于上世纪八十年代的BWR核电站部件的晶间应力腐蚀裂纹（IGSCC）的探测和定量技术的验证。从事相关检测项目的检测人员必须首先经过专门培训，然后通过盲测测试后，方可进行相关检测任务。
在役检查技术验证要求已经在ASME的附录VII和VIII有明确规定，在役检查技术验证的验证实施（PDI- Performance Demonstration Initiative）由EPRI（美国电力研究院）的无损检测中心组织执行。
ASME的附录VIII 关键点主要有以下几点：
3） 依靠具有代表性测试试样对检验程序和操作人员的盲测；
4） 强调检验程序是否通过验证的判定准则的统计方法，胜于对检验技术设计的严格评估要求。
5） 对在役检查技术的技术评价没有严格的形式要求。

到目前为止，附录VIII上共有10个检查项目的验证要求。具体有：粗晶奥氏体管道焊缝超声检验验证要求; 铁素体钢管道焊缝超声检验验证要求; 反应堆容器堆焊层/母材结合面超声检验验证要求; 管座内圆角区超声检验验证要求; 反应堆容器无堆焊层焊缝超声检验验证要求; 容器接管焊缝超声检验验证要求; 螺栓螺柱超声检验验证要求; 铸造奥氏体管道焊缝超声检验验证要求; 异种金属焊缝超声检验验证要求; 粗晶奥氏体管道焊缝超声检验验证要求。

4. RSEM规范在役检查技术验证方法
4.1 RSEM验证方法概述
核电站所有在役检查项目根据安全的级别可以分为五种类型：不要求进行验证的项目、专家干预项目、通用验证项目、常规验证项目和特殊验证项目。

1）不需要进行验证的项目
此类项目是属于通用验证项目、常规验证项目和特殊验证项目三大类项目以外的在役检查项目。必须满足下列条件时可以免除验证的要求：
如果在役检查方法和工厂检查方法一致，检测灵敏度至少等于工厂检查灵敏度；
如果在役检查方法和工厂检查方法不相同，检验技术的检测灵敏度必须保证至少等于RCC-M规定级别部件的检测灵敏度；
根据设定的缺陷特征阈值，进行缺陷特征值分析。

2） 专家干预项目
下列条件满足时，可以不进行技术验证：
此项检验只偶尔进行一二次，不是重复性进行的检查项目；
由公认的具有正式授权资格的无损检测专家亲自参加完成的项目；
此项检验技术编写了专门的技术评价报告和结论，并通过专家小组（委员会）审查和批准。

3） 通用验证项目
对一些安全裕度较大的部件，而且从设计上考虑或以往运行状况表明从没有发生过缺陷的部件，这类部件的在役检查，通常采用通用验证方法进行验证。
通用验证项目具体做法：需要提供的证明材料，包括：描述其方法符合规范要求、有关的技术文件和程序文件、已经完成的测试报告以及运行经验反馈等资料。

4） 常规验证项目
根据从概率分析结果或国际经验反馈，被怀疑可能出现缺陷的部件，对这类部件通常采用常规验证方法进行验证。
常规验证的具体做法：用相应的在役检查技术演示对缺陷的检测、定位和定量能力。包括两个方面的内容：技术验证和实践测试验证，测试验证所用的试样可采用模拟缺陷代替。
5）特殊验证项目
对一些已经确认产生过缺陷的部件，一般采用特殊验证方法进行验证。
特殊验证的具体做法：特殊验证方法的目的在于，采用提供各种证据显示对规定缺陷的检测能力，定位和定性能力等。
包括两个方面的内容：技术验证和实践测试验证，测试验证所用的试样可采用真实或模拟缺陷。
4.2 验证类型的选择
验证类型的选择原则见图1。
产生过缺陷或可能产生缺陷的部件
没有缺陷形成的可能和没有发生过缺陷损坏的部件

NO
NO

是否与核安全相关？

是否在电站给出的验证项目的清单内？

YES
YES

已经产生缺陷

可能产生缺陷
YES
NO

是否重复发生缺陷和损坏？

采用专家干预检测
采用特殊验证方法
采用常规验证方法
采用通用验证方法
无验证的要求

图1 验证类型的选择原则

5. 讨论
目前国际上比较常用的在役检查验证方法包括：ENIQ，IAEA，RSEM和ASME等方法，IAEA方法和ENIQ方法类似。由于国内电站类型较多，在役检查技术有不同的要求，在役检查技术验证要求也有不同，为了满足不同电站在役检查技术验证的要求，建议国内可以采用参照IAEA（ENIQ方法类似）方法，建立国内的在役检查验证机构，根据不同电站规范的要求，编制不同的验证程序（或验证大纲），逐步在国内实施核电站在役检查技术的验证。
在役检查技术验证重点应是对运行过程中产生的裂纹的检测能力的综合验证。通过国际上已通过验证的在役检查技术来看，如果完全按照ASME和RSEM规范制定的在役检查技术程序，可能还不能完全通过在役检查技术验证的考核。必须通过大量的试验和理论分析，制定出有效的其它或专用的在役检查技术。如：对缺陷自身高度的超声测量技术目前通过在役检查技术验证的测量技术是基于尖端衍射信号的测量技术，而不是有关规范规定的基于最大幅度的信号幅度降落法的测量技术。
要通过在役检查技术验证的考核，必须在参考无损检测法规的基础上，开发出先进的、有效的和实用的在役检查技术，并通过大量的试验研究后，才有可能通过在役检查技术验证的要求。
在役检查技术验证是一种非常有效的对在役检查技术可靠性和有效性的控制手段，值得推广应用。
通过比较分析国外验证体系状况和国内核电站现状，建议国内在役检查验证体系构架参照IAEA / ENIQ，建立我国验证框架，基本遵循IAEA/ENIQ验证流程，成立我国在役检查验证机构（包括中国在役检查验证指导委员会和中国在役检查验证中心）；另外由于国内有不同的堆型和执行不同标准，在遵循统一验证流程和规则的前提下，根据不同电站的类型及适用标准的不同，分别编写符合相关电站要求的具体验证技术要求（验证输入信息），在我国逐步推行在役检查的无损检测技术验证。

参考文献
[1] 核电厂设备在役检查规则 ASME XI 2004年版
[2] 压水堆核电厂核岛机械设备在役检查规则 RSEM 1997年版

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